南宁至崇左铁路危岩落石地段选线研究

周 宏

(广西交通投资集团有限公司，广西 南宁 530022)

0 引言

危岩失稳崩塌是常见的地质灾害。目前，危岩的量化计算依然是难以解决的问题，危岩的失稳掉落还缺乏明确的判断依据。因此，铁路选线时应对危岩落石地段进行重点研究，摸清危岩落石分布情况，尽可能绕避危岩落石地段。不能绕避时，应综合比选危岩落石对隧道、路基、桥梁等工程的影响，择优选择受影响最小的线路方案。

南崇铁路位于广西西南部，区域内危岩落石分布广泛。受选线通道制约，隧道洞口、桥梁和路基常面临危岩落石风险。高陡边坡高差大、坡面陡，危岩落石在下落过程中动能大、破坏能力强，如跌落至路基面或桥面，与高速运行的列车相撞，将产生严重的后果。

危岩落石还具有不均一性和难预测性，处理难度大，给铁路施工运营带来极大风险。为减小危岩落石对铁路施工及运营期间造成的危害，达到“减灾防灾、确保安全”的目的，必须采取有效措施和防治方案进行整治。南崇铁路采取对危岩清除或加固、对落石拦截和引导以及设置明洞等综合措施进行危岩落石整治，取得了较好的效果。

1 工程概况

1.1 线路概况

南崇铁路为中越国际通道的重要一段，位于广西西南部，东起南宁枢纽南宁站，经吴圩机场、扶绥、渠旧(预留)至崇左南站，远期延伸至凭祥到越南。线路全长119.294 km，设计时速为250 km/h[1-3]。

1.2 地形地貌特征及危岩落石发育特点

线路位于桂西南地区，地势东北低、西南高。南宁—吴圩路段属于南宁盆地及剥蚀低山丘陵地貌，高程为70～120 m；吴圩—苏圩路段属于溶蚀平原地貌，高程为110～130 m；苏圩—扶绥路段属于剥蚀丘陵地貌，高程为150～200 m；扶绥—崇左南属于溶蚀孤峰、平原地貌，高程为100～300 m。

全线通过碳酸盐岩地段长81.8 km，占线路总长的68.6%。沿线危岩落石分布广泛，坡面陡峻，陡坡表面植被稀少，主要以低矮灌木为主，坡脚多落石分布，单边长度直径为0.5～5 m。岩性以弱风化的灰岩、白云岩为主，垂直节理裂隙较发育，受风化卸荷作用多张开，陡崖表面岩体被多组结构面切割成块体状，坡面多临空形成危岩，危及线路。

2 危岩落石地段勘察设计总体思路

2.1 地质选线

贯彻“地质选线”原则，绕避大规模崩塌体地段[4]。南崇铁路危岩落石严重，选线应突出考虑危岩落石因素。线路应绕避地形陡峻、岩层受结构面切割严重、危石密集分布、可能产生大规模崩塌体或治理难度极大的危岩、落石和崩塌地段，且不应在不稳定的陡崖下设置长距离线路。

2.2 提高危岩落石勘测精度

开展详细的地质调绘，查明可能产生落石及崩塌路段的规模、滚落方向、影响范围等；逐点调查危岩落石及崩塌体的发展史、产生原因、发育阶段及当地防治经验等。

2.3 采取综合整治措施

危岩落石整治措施总体分为：对危岩清除或加固、对落石拦截和引导以及设置明洞三类。设计时结合地形地质条件和洞外工程情况，综合采用以上三类措施，将施工及运营风险降低到可接受程度，达到“工程可行、风险可控、经济合理”的目的。

(1)位于线路上方、对线路有危害的危岩体，应优先进行清除；清除难度过大的，应采用支顶、嵌补、锚固等措施进行加固，从源头上降低风险。

(2)结合地形地貌、坡面植被、危岩体分布、落石轨迹分析结果等因素，采用在坡面上设置主动防护网、被动防护网、帘式防护网、拦石墙、落石槽等措施，拦截落石；或通过引导改变落石轨迹和运动状态，降低落石能量，在下落过程中降低对线路的影响。

(3)对于危岩落石发育的隧道洞口，应优先采用接长明洞(棚洞)的处治措施，明洞衬砌应进行加强，并使其具有一定的抗落石冲击的能力；明洞结构设计应综合考虑落石冲击力、基础悬空高度等因素，确保在落石冲击下的整体稳定性。

3 危岩落石地段选线研究

南崇铁路穿越危岩落石广泛发育地段，应坚持“地质选线、因地制宜、避重就轻”原则[5]。在选线中尽量绕避地形陡峻、危岩大范围发育的地段；尽量远离有整体崩塌可能性、无法整治或整治代价较大、影响运营安全的危岩落石点；无法绕避的地段，按其发育程度避重就轻，减少危岩落石工点，尽量选择受危岩落石影响危害程度相对较低的方案，从而降低施工和运营风险[6]。

3.1 选线研究的主要思路

3.1.1 平面绕避重大危岩落石点

DK61+800～DK93+500段扶绥南站出站后至渠旧南路段线位比选。可研设计本段线路从扶绥南站引出后，经既有渠黎站南侧，上跨南友高速公路渠黎互通，往西穿越危岩落石严重发育地段，其中CK71+000～CK87+300段为危岩落石较严重区段，部分工点情况如下：

(1)CK74+900段傍山段明洞及桥梁

危岩落石发育，山脚下有块头较大落石，线路上方岩体节理破碎。线路斜交出洞，受危岩落石影响范围长，且处于直接落石区，风险极高。

(2)CK75+860段傍山桥

线路左侧山体内有大溶洞，为渠黎镇取水点，山体破碎，危岩落石严重。线路以桥梁通过，坡脚距线路最小距离仅20 m，落石处理困难。安全隐患较大。

(3)CK78+500段隧道出口

山体高且陡峭，危岩落石严重发育，坡脚崩塌体落石数量多且块径大，工程处理代价大。

(4)CK79+800段隧道进口

山体高且陡峭，危岩落石严重发育，坡脚崩塌落石数量多且块径大，工程处理代价大。

(5)CK83+270段隧道出口

隧道出口垂直节理发育，山顶有贯通裂缝，危岩落石非常严重，有整体崩塌可能性，坡脚崩塌体落石数量多且块径大，工程处理代价大。

3.1.2 降低标高以长隧道通过

有条件时应尽量压低线路标高路段，减少明线段落和短隧道，以长隧道通过。例如，渠芦三号隧道DK85+940处，山体高陡，危岩落石发育。经综合比选，此处降低线路标高，以长隧道拉通。

3.1.3 尽量选择在缓坡段进出洞

对于危岩落石发育地段，隧道尽量选择在线路上方山体有平台或山体较缓处进出洞[7]，以便落石滚落时得到更多缓冲，减小危害；同时，平缓处容易设置被动网、拦石墙等工程，如弄望隧道进出口段。

3.1.4 选择危岩落石影响程度较低处进出洞

隧道应避免在地形陡峻、高差大、危岩落石发育的陡崖下方，以及在局部岩体倒悬、垂直节理、卸荷裂隙发育的山体下方进出洞[8]。当危岩落石无法避免时，应尽量选择从山体较矮的鞍部通过，降低危岩落石高度，如甲午山二号隧道进出口段。从地形分析落石可能的运动轨迹，尽量选择受落石影响程度较低处进出洞，如渠芦一号隧道进口段。

危岩落石发育地段，线路为路基、桥梁工程时，应尽量拉开线路与山体的间距，减少傍山路基、傍山桥梁，避免落石灾害。

此外，隧道还应尽量避免在危岩落石发育的悬崖峭壁半坡进出洞，此类型危岩整治难度大，明洞棚洞设置困难。有条件时，应尽量降低标高，以创造接长明洞和防护危岩落石条件。

3.2 重点危岩落石地段的线路方案比选

线路在DK61+800～DK93+000段穿越岩溶强烈发育区和危岩落石严重区域，结合工程地质、地形条件，研究了群隧方案和沿高速公路方案。

3.2.1 方案简述

(1)群隧方案

线路跨越高速公路渠黎互通后，从沣华酒业公司与南友高速公路之间穿行而过，而后折向西，绕避平行于高速公路的暗河入口后，以隧道群接桥的形式穿越DK76+700～CK81+100段危岩落石严重区段。比较范围正线长16.172 km；桥梁8座，总里程5.504 km；隧道8座，总里程5.216 km；桥隧比为66.29%。

(2)沿高速公路方案

线路跨越高速公路渠黎互通后，沿高速公路而行，两次跨越暗河并有一段线路沿暗河径路走行，以分散隧道形式穿越危岩落石严重区段。比较范围正线长16.096 km，桥梁10座，总里程8.157 km；隧道7座，总里程3.434 km；桥隧比为72.01%。

3.2.2 主要工程数量及投资比较

CK71+000～CK87+300段线路方案主要工程数量及投资比较如表1所示。

表1 主要工程数量及投资比较表

3.2.3 各方案优缺点分析

从工程投资分析：沿高速公路方案较群隧方案增加1 373万元。

从工程地质条件分析：两方案均穿越岩溶强烈发育和危岩落石严重区段，但沿高速公路方案与地下暗河有二次交叉，并有一段线路沿暗河走行；群隧方案绕避了地下暗河，工程地质条件相对较优。

3.2.4 推荐意见

综合工程投资和工程地质条件分析，推荐群隧方案。

4 选线研究的合理性分析

优化调整后的线路方案(群隧方案)从扶绥南站出站后，经碧计村北侧，从渠黎镇南面上跨既有湘桂线，隧道穿越既有渠黎站北面山峰，往西跨越既有湘桂线，长隧穿越群山后经弄民村北侧，而后向南靠近南友高速公路，沿高速公路前行。初步设计优化后，受危岩落石影响，地段线路长度减少44.869 m，桥梁减少7座/2.046 km，隧道减少2座/0.964 km，较难处理的危岩落石点由5处减少为1处。由此，减少了施工风险和工程投资，降低了后期运营安全风险，故铁路线路选线技术上合理，施工相对安全可行，运营安全性高。优化调整后的线路方案如图1所示。

图1 扶绥南站至渠旧南段方案优化示意图

5 结语

选线设计应贯彻“地质选线”原则，尽量绕避大规模崩塌体地段，从源头上降低风险：受危岩落石影响地段应多采用隧道方案，减少桥梁、路基长度，同时对于存在危岩落石地段的隧道，有条件时尽量接长明洞；受地形限制无法设置明洞，以及明洞防护能力有限地段，应采用清除、加固、拦截、引导、消能等综合整治措施，尽量降低风险。鉴于目前危岩落石勘察工作条件和勘察手段的局限性，以及危岩落石运动轨迹、冲击能量计算方法的局限性，建议依托具体工点进行勘察设计和施工运营，开展危岩落石防护及整治的系统研究。本文的研究方法与结果可为其他铁路及公路危岩落石地段选线提供借鉴。